• 2015.12
    ARCROM 뉴스레터 제16호
    • · 발행인:  서일원
    • · 편집인:  박기두, 정유진



■ 파워하우스 > 연구자료
연구결과 가시화 소프트웨어

컴퓨터 그래픽 기술의 발전으로 인해 과거 개념적으로 보여줬던 유체의 거동을 데이터를 통해 가시화할 수 있는 소프트웨어들이 개발되고 있습니다. 가시화 소프트웨어의 발전으로 인해 많은 연구자들이 다양한 방법으로 자신의 연구결과를 보여줄 수 있게 되었고 최근 상용프로그램으로 출시된 가시화 소프트웨어들은 간단한 그래프에서부터 복잡한 2, 3차원 모형구현이 가능하여 대부분의 연구결과를 제한 없이 보여줄 수 있는 수준에 이르렀습니다. 따라서 기존에 출시된 가시화 소프트웨어를 잘 이용한다면 실험결과 및 수치해석 결과를 원하는 방식대로 목적에 맞게 구현할 수 있을 것입니다. 수리분야에서 사용할 수 있는 가시화 소프트웨어로서 Paraview, Tecplot, Surfer 등이 있으며 각 소프트웨어마다 특장점이 있기 때문에 연구목적에 맞는 소프트웨어를 사용하면 될 것입니다. 본 글에서는 수치해석 분야에서 후처리 프로그램으로 두루 활용되고 있는 Tecplot 360에 대해 간단히 소개해드리고자 합니다.

 

TecplotTecplot, Inc.에서 개발한 가시화 소프트웨어들을 총칭하는 이름으로서 Tecplot Chorus, Tecplot RS, Tecplot Focus, 그리고 Tecplot 360이 있습니다. Tecplot Chorus는 다양한 실험 및 수치해석 결과들의 비교분석, 최적화 등에 활용되고, Tecplot RS는 저수지, 기름 및 가스 매장 지역의 가시화에 활용할 수 있습니다. 그리고 Tecplot FocusTecplot 360은 모두 유체거동을 가시화하는 기능을 제공하고 있으며 Tecplot 360Focus에 비해 더 다양한 가시화 기능(Data loader 형식, Analyze tool )을 제공하고 있습니다. 따라서 지표수 흐름에 대한 수치해석결과 또는 실험결과를 가시화하기에는 Tecplot 360이 적합하며 이 소프트웨어를 활용하여 연구결과의 다양한 표출이 가능합니다.

 

모든 가시화 소프트웨어들은 프로그램에 알맞은 데이터 입력형식이 필요합니다. Tecplot 360은 그림 1과 같이 Flow-3D, Fluent와 같이 널리 이용되고 있는 상용 CFD 프로그램의 결과파일 입력을 지원하고, 지표수 흐름해석 프로그램 iRIC의 결과파일 형식으로 사용하고 있는 CGNS 파일형식을 읽을 수 있도록 지원하고 있습니다. 또한 Tecplot Data Loader를 이용하여 Tecplot 360 내에서 지정한 입력파일 형식으로부터 유체흐름을 가시화할 수 있는 기능을 제공하고 있습니다. 실험 및 수치모의결과의 후처리를 위한 자료들은 대부분 대상영역의 위치정보와 그 위치에 속하는 데이터로 구성되고 각 데이터 값은 Vector도 또는 Contour도로 표출되곤 합니다. 따라서 2차원 또는 3차원 결과표출을 위해서는 위치정보를 표출하는 격자망의 생성이 필요합니다. 격자망 생성을 위해 Tecplot Data Loader가 지원하는 Ordered Data 또는 Finite Element Data를 이용하여 자료를 불러와야 합니다. Ordered Data(x, y, z) 순서의 데이터 그룹으로 구성되고 Finite Element Datavariable array라 하는 데이터 그룹과 2, 3차원 격자정보가 포함된 connectivity matrix로 구성됩니다. Ordered Data를 이용하는 경우 격자망 생성을 위해 Triangulation 기능을 이용할 수 있고 Triangulation을 통해 그림 2a)와 같이 2차원 삼각망을 생성할 수 있습니다. Finite Element Data 형식을 이용하는 경우에는 삼각 또는 사각 격자망이 connectivity matrix에 입력된 정보에 따라 자동으로 표출되고 그림 2b)와 같이 격자정보를 가시화할 수 있습니다



생성된 격자점에 해당하는 결과값들은 Tecplot 360에서 지원하는 다양한 방법으로 가시화할 수 있습니다. 예를 들어, 지표수 흐름해석 결과 또는 ADCP 유속측정 결과로부터 유속을 표현하는 경우 그림 3과 같이 Vector, Streamline, Streamtrace, 그리고 Contour를 이용하여 표출할 수 있습니다. 또 다른 예로, 오염물질 거동 및 열전달을 가시화하기 위해 Contour도를 사용할 수 있으며 그림 3a)와 같이 3차원 가시화 기능을 이용하여 오염물질의 농도를 입체적으로 표현할 수 있습니다. 그리고 입자추적모의, SPH 해석결과를 가시화하기 위해 개별입자의 위치를 Scatter로 표현할 수 있으며, 그림 3b)와 같이 ScatterContour를 함께 나타내어 입자의 위치 및 Scalar값을 동시에 표현할 수 있습니다.

 

국내외 연구자들의 연구수준이 나날이 높아짐에 따라 연구결과의 표현방법 또한 진보하고 있습니다. 본 글에서 미흡하게나마 소개해드린 Tecplot은 이미 많은 연구자분들이 사용하고 계시기 때문에 특별히 새롭게 느껴지시진 않을 것으로 생각됩니다. 차후 더 많은 가시화 소프트웨어 혹은 가시화 기능의 소개를 기대하며 이만 글을 마치도록 하겠습니다



박인환
연구원
서울대학교 건설환경공학부